[发明专利]一种掩模图形修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及光刻掩模修正领域，尤其是掩模图形修正方法。

背景技术

半导体芯片的设计、制造过程可以分为芯片的系统设计、版图设计、掩模设计、光刻、封装测试等一系列流程，其中光刻环节是将掩模上的图形准确的曝光到硅片上，硅片上的曝光图形要求与版图的设计图形一致。

由于光刻环节所采用的关键设备——光刻机，采用光学成像的方法进行图形转印，而光学成像过程本身存在系统性的高频图像信息串扰和丢失，同时，光刻设备也存在诸如像差、振动等影响因素，最终导致所成的图像和物方的掩模图形之间存在差异。如果按照目标图形直接设计掩模图形，则最终曝光得到的图形将和目标图形间存在失真，尤其是在较高分辨率的光刻制程中，这种失真将导致IC芯片的完全失效。

由于物理原理的限制，光刻设备本身无法进行进一步的优化。可行的做法是对掩模图形进行修正，使得掩模图形与最终的目标图形不一致，但最终的曝光结果与目标图形一致。这一过程就是OPC（Optical Proximity Correction），即光学邻近效应校正，也可以称为光刻掩模修正技术。在半导体制造领域，由于掩模的数据量极大，这一掩模修正过程要求有极高的运算精度和速度。

当前主流的掩模修正方法可以分为两类：

第一种是：将掩模图形像素化表达，并根据掩模数据的采样格式（像素）计算整个光学系统的交叉传递函数。基于掩模数据和光学系统的交叉传递函数，计算像方的成像效果；计算成像结果与目标图形的差异，修正掩模，使得最终成像效果与目标图形一致。该方法存在两个问题：像素化表达的掩模数据量巨大，且无法使用常规的掩模制造工具制作；该格式的交叉传递函数采用物理参数构建，计算速度缓慢，并且无法在实际光刻设备中进行标定，计算误差较大。因此，该方法只能用于科学研究领域的极小尺度半导体器件的研发，无法用于大尺度的IC芯片制造。

第二种是：将掩模图形的GDSII文件转化为多边形格式表达掩模图形，与光学系统的点扩展函数（PSF）进行卷积计算像方成像效果；修正掩模边界，以图形边界的重合度评判掩模修正的效果。目前主流的光刻掩模修正软件供应商均是采用此方法进行工程实施，但软件内部的算法各有差异，其效果也不尽相同，运算速度、精度都有一定差异。

由于实际光刻掩模版的图形信息量巨大，而半导体芯片的流片过程又对时间进度要求极其严格。不论采用何种掩模修正方式，其运算速度始终是生产过程的瓶颈。

发明内容

本发明要解决的技术问题是掩模图形巨大的信息量导致运算量巨大对光刻产率的制约。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种掩模图形修正方法，包括以下步骤：

将期望得到的曝光图形定义为初始掩模图形M（                                                ）,定义标准单元图形T（），将所述初始掩模图形转换为以所述标准单元图形表达的掩模图形信息,其中为二维坐标系中的坐标；

标定所述标准单元图形通过光学成像系统的成像效果，建立光强映射表；

根据所述掩模图形信息和所述光强映射表，计算获得成像方光强考察点的实际光强；

根据所述实际光强与所述期望得到的曝光图形的期望光强的差值，计算获得掩模图形修正量，用于修正初始掩模图形。

优选的，在二维坐标系中，所述标准单元图形定义为透光区域数值为1，不透光区域数值为0，边界位置数值为0.5，其数学模型为。

优选的，将所述初始掩模图形转换为以所述标准单元图形表达的掩模图形信息，具体为对所述初始掩模图形的边缘进行分割，将所述初始掩模图形拆分成所述标准单元图形。

优选的，对所述初始掩模图形的边缘进行分割，具体为依次对初始掩模图形的各个顶点，按照加减交替的方式叠加所述标准单元图形。

优选的，所述初始掩模图形为，i为所述初始掩模图形顶点的编号，x_i、y_i为所述顶点的坐标。

优选的，标定所述标准单元图形通过光学成像系统的成像效果，建立光强映射表具体包括：

根据所述标准单元图形制作标定掩模；

对所述标定掩模用不同的曝光剂量进行曝光，形成曝光图像；

测量像方曝光图形的边界为之，拟合形成高强等高线图；

利用插值方法得到所述光强映射表。

优选的，所述初始掩模图形为多边形。